55纳米CMOS图像传感器后段工艺优化研究

"CMOS图像传感器后段先进工艺制程，范洋洋，主要研究方向：半导体制造，通过优化改良55纳米CMOS工艺提高CMOS图像传感器的成像效果，提出了深沟槽工艺和碳氮化物去除工艺两种方法，旨在形成光通道以满足器件工作需求。" CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor, CIS）是现代数码成像系统中的关键技术，尤其在55纳米CMOS制造工艺的基础上，其性能的提升对于整个图像传感领域至关重要。本研究由范洋洋工程师在上海华力微电子有限公司进行，重点探讨了如何通过优化后段工艺流程来改善CIS的成像质量。 传统的CMOS图像传感器采用的基本结构包括像素阵列、信号读取电路等，而随着技术的发展，为了提升灵敏度、降低噪声以及增强分辨率，先进的制程工艺被引入。其中，后段工艺的优化是关键一环，因为它直接影响到传感器的光敏性能和图像质量。 论文提出的两种改进方法如下： 1. 深沟槽工艺（Deep Trench, DT）：在铝制程之后引入深沟槽工艺，目的是创建更有效的光隔离，减少像素间的串扰。深沟槽可以提高像素之间的电气隔离，防止光信号从一个像素泄漏到另一个像素，从而提高图像的清晰度和对比度。 2. 碳氮化物去除工艺：在每段金属层沉积碳氮化物（Nitrided Doped Carbon, NDC）之后，去除不透光的NDC。这种做法可以增加光线在传感器内部的传播路径，形成光通道，使得更多的光能够被像素捕捉，从而提高传感器的感光度。 这两种工艺的创新在于它们都针对CIS的光学特性进行了优化，旨在提高光的利用率，减少光损失，并且改善了像素间的隔离，这对于高分辨率和低光照条件下的成像性能尤为重要。同时，这些工艺改进也考虑到了制造成本和工艺复杂性，寻求在性能提升与工艺可行性的平衡。 4场效应管（4T）的使用是另一个值得注意的点，它相对于传统的2T或3T像素结构，提供了更好的电荷存储和读取能力，有助于进一步提升传感器的信噪比和动态范围。 范洋洋的研究为CMOS图像传感器的工艺改进提供了一条新的思路，这两种方法的应用将有助于推动CIS技术的进步，特别是在消费电子、医疗成像、自动驾驶等领域，对高精度、高灵敏度的图像传感器有着极大的需求。通过不断的技术创新，我们有望看到更加先进、性能卓越的CMOS图像传感器在未来市场上的广泛应用。